Звезда γ Cas (Гамма Кассиопеи), видимая невооруженным глазом в созвездии Кассиопеи, на протяжении десятилетий ставила в тупик астрономов. Она испускает рентгеновские лучи, которые гораздо интенсивнее и горячее, чем ожидается от типичной массивной звезды. Новые наблюдения, проведенные с помощью инструмента Resolve на борту японского космического телескопа XRISM, теперь связывают это излучение с белым карликом, обращающимся вокруг звезды. Это открытие также подтверждает давно предсказанный тип двойной системы, который никогда ранее не был четко идентифицирован. Результаты исследования, возглавленного учеными Льежского университета, были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Что делает Гамму Кассиопеи такой необычной
Гамма Кассиопеи стала первой звездой, классифицированной как звезда типа Be; ее идентифицировал в 1866 году итальянский астроном Анджело Секки. Эти массивные звезды быстро вращаются и регулярно выбрасывают вещество в космос. Это вещество образует диск вокруг звезды, который можно обнаружить по специфическим особенностям в её оптическом спектре.
В 1976 году ученые осознали, что γ Cas испускает рентгеновские лучи примерно в сорок раз сильнее, чем аналогичные звезды. Ответственная за это плазма достигает температур свыше 100 миллионов градусов и быстро меняется. В течение следующих двух десятилетий космические обсерватории обнаружили около двадцати звезд с аналогичным поведением, теперь известных как «аналоги γ Cas». Астрономы из Льежского университета сыграли важную роль в идентификации более половины этих объектов.
Конкурирующие теории рентгеновского излучения
«Было предложено несколько сценариев для объяснения этого излучения», — объясняет Яэль Назе, астроном из ULiège. «Один из них включал локальное магнитное пересоединение между поверхностью Be-звезды и её диском. Другие предполагали, что рентгеновские лучи связаны с компаньоном, будь то звезда, лишенная внешних слоев, нейтронная звезда или аккрецирующий белый карлик».
Исследователи уже исключили звезды, лишенные внешних слоев, и нейтронные звезды, поскольку наблюдения не соответствовали теоретическим предсказаниям. Это оставило две возможности: магнитная активность вблизи звезды или близлежащий белый карлик, притягивающий вещество. До недавнего времени не было четкого способа отличить одну версию от другой.
Данные XRISM отслеживают источник рентгеновских лучей
Чтобы разгадать тайну, команда провела серию наблюдений с использованием Resolve, высокоточного микрокалориметра на борту XRISM, который преобразует высокоэнергетическую астрофизику. Данные были собраны в течение полного 203-дневного орбитального периода системы.
«Спектры показали, что сигнатуры высокотемпературной плазмы меняют скорость между тремя наблюдениями, следуя орбитальному движению белого карлика, а не Be-звезды», — продолжает исследователь. «Этот сдвиг был измерен с высокой статистической достоверностью. Это, по сути, первое прямое доказательство того, что сверхгорячая плазма, ответственная за рентгеновское излучение, связана с компактным компаньоном, а не с самой Be-звездой».
Доказательства существования магнитного белого карлика
Измерения также дают представление о природе белого карлика. Умеренная ширина спектральных особенностей (порядка 200 км/с) исключает немагнитный белый карлик. В этом сценарии вещество падало бы внутрь через быстро вращающиеся внутренние области диска, создавая гораздо более широкие сигналы. Вместо этого результаты указывают на магнитный белый карлик, где диск обрывается, и магнитное поле направляет входящее вещество к его полюсам.
Подтвержден новый класс двойных звезд
Эти данные показывают, что γ Cas и подобные ей звезды принадлежат к классу двойных систем типа Be + белый карлик, существование которых долго предсказывалось, но никогда не было четко подтверждено наблюдениями. Исследователи из ULiège также выявили две ключевые особенности этой группы. В неё входят преимущественно массивные Be-звезды и она составляет около 10% от их общего числа. Однако теоретические модели предсказывали большую численность и более сильную связь с Be-звездами меньшей массы.
«Это расхождение указывает на необходимость пересмотра моделей эволюции двойных систем, особенно в отношении эффективности переноса массы между компонентами — вывод, который согласуется с несколькими недавними независимыми исследованиями. Разгадка этой тайны открывает новые направления исследований на годы вперед! Понимание эволюции двойных систем имеет решающее значение, например, для понимания гравитационных волн, поскольку именно массивные двойные системы излучают их в конце своей жизни», — заключила Яэль Назе.
